Способ и устройство для инжекции обрабатывающих жидкостей, таких, как смола, в древесный материал и пористый неорганический материал

 

Описывается способ инжекции обрабатывающей жидкости в древесину и пористый неорганический материал, который включает в себя следующие стадии: стадия приложения начального давления, во время которой обрабатываемый материал подвергают заданному давлению, которое не вызывает деформации, и поддерживают при этом давлении в течение заданного периода времени, стадия приложения предварительного давления, во время которой после поддержания материала при указанном давлении в течение заданного времени давление на него увеличивают постепенно, причем во время каждой стадии приложения давления обрабатываемый материал подвергают конкретному давлению в течение заданного отрезка времени, и стадия инжекции обрабатывающей жидкости, во время которой обрабатывающую жидкость вводят в обрабатываемый материал при заданном давлении инжекции обрабатывающей жидкости. Описывается также способ удаления и уменьшения давления от высокого до атмосферного без разрушения материала. Технический эффект заключается в том, что обрабатывающую жидкость можно тщательно вводить внутрь материала без его деформации. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для инжекции обрабатывающей жидкости, например, смолы в древесину и материал из камня. В частности, настоящее изобретение касается способа ввода обрабатывающей жидкости для придания древесине высокой стойкости к гниению, насекомым, муравьям и к образованию плесени, огнестойкости, размерной стабильности и повышенной прочности, а также для обеспечения повышенной стойкости к кислотным дождям материалу из камня. Также настоящее изобретение касается способа разрушения стенок клеток сердцевинного луча древесины паренхимы и пар засосанных пор.

Для ввода обрабатывающих жидкостей в древесину применяли различные способы, чтобы сделать древесину очень огнестойкой, высокоустойчивой к гниению и действию насекомых и придания ей высокой размерной стабильности и повышенной прочности.

Обрабатывающие жидкости вводили в древесину путем приложения в ней давления, а именно давления конкретной величины в течение непродолжительного периода времени и поддержания этого давления в течение продолжительного времени. Хотя это и зависит от типа применяемой древесины, однако в этом случае инжекцию обрабатывающей жидкости осуществляли под давлением не свыше 15 кг/см², поскольку ввод обрабатывающей жидкости под давлением выше этой величины приводил к деформации древесины, например к ее короблению, прогибу или утонению.

В последние годы разрушение зданий, построенных из камня, вследствие действия кислотных дождей создало проблему в Европе. Для защиты материала из камня от действия кислотных дождей предпринимались различные меры, например, на материал из камня наносили обрабатывающую жидкость и также использовали свойства самого материала, например мрамора, нейтрализовать кислотную воду, находящуюся в контакте с его поверхностью.

Обычно древесина имеет множество групп клеток, как показано на фиг.8. Между каждой клеткой находится структура, состоящая из пары 1 стенка клетки - пора, разнесенной вокруг поры 2 формирующей стенки, как показано на фиг. 9. В центре поры 2 стенки клетки находится сверхпластичная часть, известная как торус 3. Торус 3 окружен тонкой ячеистой структурой (марго). В древесине, имеющей строение такого типа, стенку поры, в способе обработки древесины в ядровую древесину и т.п., вытягивают в сторону одного из отверстий поры, таким образом торус 3 блокирует открывание поры. В этом состоянии древесина имеет пару с засосанной порой. Когда древесина имеет пару с засосанной порой, торус 3 блокирует пору 2. Пора 2 в стенке ядровой древесины, а также поры в заблоневой древесине также блокируется торусом 3. По этой причине для распределения обрабатывающей жидкости по всему материалу из древесины необходимо разрушить торус 3, который блокирует открывание пор, или разрушить стенку клетки для проникновения обрабатывающей жидкости в смежные клетки.

Для разрушения торуса 3 в направлении пор в центре материала необходимо прилагать давление 30 кг/см², когда применяют известные способы инжекции обрабатывающей жидкости. Однако, как было описано, материал деформируется под приложенным давлением величиной 15 кг/см² или больше. В результате инжекцию необходимо осуществлять при низком давлении, которое не приведет к деформации материала. Следовательно, отсутствует достаточно давления для разрушения торуса 3 соответствующим образом и для ввода достаточного количества обрабатывающей жидкости внутрь древесины.

С другой стороны, особенно для лиственных деревьев, давление прилагают к древесине до заданной величины. По этой причине такие примеси, как, например, тиллы, забивают сосуды и затрудняют инжекцию обрабатывающей жидкости в центральную часть материала.

Кроме того, материал из камня только защищен на его поверхности, поскольку обрабатывающую жидкость наносят на его поверхность, и также из-за самой природы материала из камня. Когда материал из камня подвергается действию кислотных дождей в течение продолжительного времени, его стойкость к воздействию кислоты снижается, таким образом, меры, предпринимаемые против кислотных дождей, становятся неэффективными. В результате кислотный дождь проникает внутрь, и материал из камня разъедается изнутри и превращается в порошкообразный материал и т.п.

Настоящее изобретение направлено на устранение описанных недостатков и ставит своей целью создание способа и устройства для инжекции обрабатывающей жидкости в древесину и в пористый неорганический материал, чтобы обрабатывающая жидкость могла распределяться по всей ее внутренней полости без деформации древесины, камня и других обрабатываемых материалов. Целью настоящего изобретения является создание способа для разрушения стенок клеток сердцевинного луча древесной паренхимы и пар закрытых пор.

Указанные цели достигаются посредством способа инжекции обрабатывающей жидкости в материал из древесины и пористый неорганический материал в соответствии с настоящим изобретением. Способ включает в себя следующие стадии: стадия приложения начального давления, во время которой к обрабатываемому материалу прилагают давление заданной величины, которое не вызывает его деформации, причем давление поддерживают в течение заданного отрезка времени, стадия приложения предварительного давления, во время которой, после поддержания материала в течение заданного времени, давление на материал увеличивают постадийно с приращением до окончательной стадии приложения давления, причем во время каждой стадии приложения давления к обрабатываемому материалу его поддерживают при конкретном давлении в течение заданного отрезка времени, и стадия инжекции обрабатывающей жидкости, во время которой обрабатывающую жидкость вводят в обрабатываемый материал при заданном давлении обрабатывающей жидкости.

Способ инжекции обрабатывающей жидкости применяют предпочтительно для ввода обрабатывающих жидкостей, например, смолы в хвойные деревья. Способ включает в себя следующие стадии: стадия уменьшения давления, при которой давление на обрабатываемый материал уменьшают для удаления из него газа, стадия приложения начального давления, во время которой к обрабатываемому материалу прилагают низкое давление, которое не вызывает деформации, при этом давление поддерживают в течение заданного отрезка времени, стадия приложения предварительного давления, во время которой, после поддержания материала при этом давлении в течение заданного отрезка времени, давление на материал увеличивают постепенно с приращением до окончательной стадии приложения давления, причем во время каждой стадии приложения давления давление на обрабатываемый материал увеличивают, при этом давление поддерживают в течение заданного отрезка времени, и стадия инжекции обрабатывающей жидкости при заданном давлении ввода обрабатывающей жидкости.

Способ инжекции обрабатывающей жидкости можно также применять для инжекции обрабатывающих жидкостей, например, смолы в лиственные деревья. Способ может включать в себя следующие стадии: стадия уменьшения давления, во время которой давление на обрабатываемый материал уменьшают в течение более продолжительного периода времени, чем для хвойных деревьев, для удаления из них газа, стадия приложения начального давления, во время которой к лиственным деревьям прилагают низкое давление, которое не вызывает их деформации, причем давление поддерживают в течение более продолжительного периода времени, чем для хвойных деревьев, стадия для приложения предварительного давления, при которой после поддержания обрабатываемого материала при этом давлении в течение заданного отрезка времени давление на материал увеличивают постепенно до окончательной стадии приложения давления, причем во время каждой стадии приложения давления обрабатываемый материал поддерживают при конкретном давлении в течение заданного времени, и стадия инжекции обрабатывающей жидкости, во время которой обрабатывающую жидкость вводят в материал при заданном давлении впрыска обрабатывающей жидкости.

Способ инжекции обрабатывающей жидкости можно также применять для ввода обрабатывающих жидкостей, например, смолы в материал из камня. Способ может включать в себя следующие стадии: стадия уменьшения давления, во время которой давление на каменный материал уменьшают в течение более продолжительного периода времени, чем для древесного материала, для удаления из него газа, стадия приложения начального давления, во время которой к обрабатываемому материалу прилагают низкое давление, которое не вызывает его деформации, при этом давление поддерживают в течение более продолжительного периода времени, чем для древесного материала, стадия приложения предварительного давления, во время которой материал поддерживают при этом давлении в течение заданного времени, причем давление прилагают к обрабатываемому материалу до окончательной стадии приложения давления, и стадия инжекции обрабатывающей жидкости, во время которой обрабатывающую жидкость вводят в обрабатываемый материал при заданном давлении обрабатывающей жидкости.

В соответствии со способом инжекции обрабатывающей жидкости согласно настоящему изобретению изменение времени уменьшения или приложения давления, либо условий для приложения давления, либо условий для приложения давления в зависимости от типа обрабатываемого материала и его внутренней структуры является эффективным для инжекции обрабатывающих жидкостей в исходные древесные материалы вплоть до ядровой древесины, которую очень трудно обрабатывать обычными способами, и для ввода достаточного количества обрабатывающей жидкости в центральную часть материала из камня, причем саму инжекцию не осуществляют известными способами.

Таким образом материал из древесины имеет более повышенную стойкость к гниению, стойкость к насекомым, муравьям и сопротивление к образованию плесени, тем самым увеличивая срок службы древесины. Кроме того, инжекция обрабатывающей жидкости, не имеющей возможности для утечки в центральную часть, препятствует образованию трещины в течение продолжительного периода времени, позволяя получить высокую размерную стабильность. Также, применяя огнестойкую обрабатывающую жидкость, ее можно вводить тщательно в центральную часть, таким образом древесный материал, обрабатываемый в соответствии с настоящим способом, имеет высокую огнестойкость и размерную стабильность, позволяя использовать его в различных применениях. Кроме того, повышенный срок службы древесного материала помогает прекратить незапланированную вырубку тропических деревьев, которая является проблемой в последние годы, таким образом этот способ является очень полезным с точки зрения сохранения лесов.

Каменный материал можно также защитить от повреждения, вызванного кислотными дождями, чтобы не ухудшались его свойства. Наружные стены зданий можно защитить от разрушения, вызванного кислотными дождями - серьезная проблема в районах, например, в Европе, где многие здания построены из камня. Другими словами, в соответствии с настоящим изобретением не требуется запрещать применение мрамора и других каменистых материалов для наружных стен зданий. Изобретение не только препятствует разрушению каменистых материалов, но оно также очень полезно для сохранения национальной культуры и для защиты окружающей среды.

Настоящее изобретение также касается устройства для инжекции обрабатывающей жидкости в древесный материал и пористый неорганический материал. Устройство содержит резервуар высокого давления для хранения и герметизации обрабатываемого материала, емкость для приложения давления жидкости к упомянутому резервуару высокого давления, применяющей обрабатывающую жидкость, бак для снятия давления, соединенный с резервуаром высокого давления, к которому прилагают давление, равное давлению в резервуаре высокого давления, и клапан для снятия давления, соединенный с баком для снятия давления, который открывается и закрывается для постепенного снятия давления в резервуаре высокого давления через бак для снятия давления.

Устройство препятствует разрушению материала в результате расширения воздуха во время снятия давления, позволяя вводить обрабатывающую жидкость в центральную часть материала.

Настоящим изобретением также является способ разрушения стенок клеток сердцевинного луча древесной паренхимы и пар вытянутых пор. Способ включает в себя следующие стадии: стадия уменьшения давления, во время которой газ в материале удаляют посредством уменьшения его давления, стадия приложения начального давления, на которой к обрабатываемому материалу прилагают давление до заданной величины, которое не вызывает деформации, при этом давление поддерживают в течение заданного времени, стадия предварительного приложения давления, во время которой после поддержания материала при этом давлении в течение заданного отрезка времени, давление увеличивают последовательно вплоть до конечной стадии приложения давления, причем во время каждой стадии приложения давления обрабатываемый материал поддерживают при конкретном давлении в течение заданного периода времени.

Таким образом можно разрушить торусы в древесном материале до торусов в его центральной части, следовательно, настоящий способ можно применять для инжекции обрабатывающей жидкости в центральную часть материала.

Фиг. 1 - графики, показывающие уменьшение и приложение давления, когда способ инжекции обрабатывающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением применяют для хвойных деревьев, фиг.2 - графики, показывающие уменьшение и приложение давления, когда способ инжекции обрабатывающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением применяют для лиственных деревьев, фиг. 3 - графики, показывающие уменьшение и приложение давления при применении способа инжекции обрабатывающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением для материалов из камня, фиг.4 - показывает внутреннее строение хвойного дерева, фиг. 5 - показывает внутреннее строение хвойного дерева, фиг.6 - представляет вид в разрезе, показывающий состояние древесного материала после его обработки способом инжекции обрабатывающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением, и состояние материала после его обработки известным способом ввода обрабатывающей жидкости, фиг.7 - блок-схема, показывающая конструкцию обрабатывающего устройства для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, фиг.8 - увеличенный вид в перспективе, в разрезе, показывающий строение древесины, и фиг.9 - вид в разрезе пор в стенках между строением древесины.

Примеры осуществления способа инжекции обрабатывающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением описаны со ссылкой на чертежи.

Фиг.1 - представляет графики, показывающие уменьшение и приложение давления в первом варианте исполнения настоящего изобретения, когда способ применяют для инжекции обрабатывающей жидкости в хвойное дерево. Фиг.4 и 5 - показывают строение хвойного дерева. Фиг.6 - сравнивают состояние древесины после ее обработки способом инжекции обрабатывающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением и после обработки известным способом ввода обрабатывающей жидкости. Фиг. 7 - блок-схема, показывающая конструкцию устройства для осуществления настоящего способа.

Хвойные деревья обычно имеют строения, показанные на фиг. 4 и 5. По этой причине необходимо разрушать стенки клеток сердцевинного луча древесной паренхимы и пар закрытых пор для ввода обрабатывающей жидкости в центральную часть. В соответствии с настоящим способом к обрабатываемому материалу постепенно прилагают давление от низкого давления, таким образом между внутренней и наружной частями древесины поддерживается перепад давления, который достаточно большой, чтобы разрушить торус 3, но не такой большой, чтобы деформировать древесину. Каждый торус затем постепенно разрушается до торусов в центральной части, позволяя введенной обрабатывающей жидкости проникать достаточно во внутреннюю часть древесины.

Сначала разрушаются стенки клеток сердцевинного луча древесной паренхимы на самой дальней от центра части и пары вытянутых пор, и затем давление в трахеиде 21a становится равным наружному давлению. Давление в трахеидах 21b, 21c, и т. п. становится равным наружному давлению, поскольку каждый торус последовательно разрушается до торусов в ядровой древесине. В этом случае давление передается через очень узкие зазоры или небольшие отверстия. Таким образом необходимо повысить давление для большой эффективности, однако внезапное повышение давления приводит к тому, что материал становится более тонким и он деформируется. Поэтому в соответствии с настоящим изобретением давление увеличивают постепенно, с приращением, чтобы материал не утонялся и деформировался. На стадии уменьшения давления в соответствии с настоящим изобретением обрабатываемый материал 11 хранят и изолируют в резервуаре высокого давления 12, включающем в себя устройство, показанное на фиг.7. Затем, как показано на фиг.1, давление материала временно уменьшают до 760 мм рт. ст. средством снижения давления (в данном варианте вакуумным насосом 13), причем материал поддерживают при этом давлении в течение примерно 20 минут для удаления по возможности большого количества воздуха из материала. Следующей стадией является стадия приложения давления. На стадии приложения начального давления к материалу прилагают давление величиной до 2 кг/см² посредством компрессора 14 для приложения давления газа. В этом случае каждая часть в резервуаре высокого давления 12 подвергается одинаковому давлению согласно закону Паскаля. Материал поддерживают при этом давлении в течение примерно 20 минут. Давление величиной 2 кг/см² достаточно большое, чтобы разрушить каждый торус 3 и т.п. хотя, когда материал поддерживают при этом давлении, разрушаются не все стенки клеток сердцевинного луча древесной паренхимы и пары вытянутых пор, однако часть их разрушается, позволяя передавать давление к центральной части. При этом относительно низком давлении, 2 кг/см², сама древесина не деформируется.

Следующей стадией является стадия приложения предварительного давления. Как показано на фиг.1, давление увеличивают постепенно, с приращением от 2 кг/см² на начальной стадии приложения давления до конечной стадии приложения давления. В данном примере исполнения давление увеличивают до 8 кг/см², 15 кг/см² и 25 кг/см².

Сначала давление увеличивают до 8 кг/см². Поскольку на начальной стадии прилагали давление величиной 2 кг/см², то создавался перепад давления в 6 кг/см² между внутренней и наружной частями древесины в тот момент, когда давление увеличивали до 8 кг/см². Хотя в зависимости от типа древесины, торус 3 обычно разрушается, когда к нему прилагают давление величиной от 2 до 5 кг/см². Таким образом на первой стадии приложения предварительного давления разрушается значительное количество пар закрытых пор, причем главным образом тех, которые расположены вблизи наружной части древесины. Снова материал поддерживают под давлением 8 кг/см² в течение примерно 10 минут. По этой причине тем же способом, который был описан, давление передается через разрушенные стенки паренхимных клеток сердцевинного луча и разрушенные пары закрытых пор, позволяя подвергать древесину давлению 8 кг/см², приложенному к ее внутренней части.

На стадии приложения предварительного давления увеличивают дополнительно, когда это требуется, при этом во время каждой стадии приложения давления материал поддерживают при конкретном давлении в течение определенного периода времени. То есть на настоящей стадии к материалу из древесины прилагают дополнительно давление величиной 15 кг/см² в течение 10 мин и до 25 кг/см² в течение 20 мин до конечной стадии приложения давления. Относительная разность давления между внутренней и наружной частями древесины на каждой стадии приводит к последовательному разрушению стенок паренхимных клеток сердцевинного луча и пар закрытых пор.

Как описано ранее, материалы из древесины обычно деформируются, когда к ним прилагают давление величиной 15 кг/см². Однако материалы деформируются вследствие удара, возникающего в результате разности давления, вызванной внезапным приложением давления величиной от нуля до 15 кг/см². Таким образом, когда и к древесному материалу прилагают давление, как это делают в соответствии с настоящим изобретением, то древесина не будет легко деформироваться, даже если приложенное давление на конечной стадии превышает 15 кг/см².

В соответствии с настоящим изобретением давление на каждой стадии прилагают в течение определенного отрезка времени, таким образом внутренняя часть древесины подвергается давлению, которое было приложено на конкретной стадии. Таким образом, даже если прилагают давление величиной, например, 25 кг/см², то увеличение давления во время его приложения к материалу представляет собой относительную разность давления между внутренней и наружной частями древесины. То есть давление, которое испытывает древесина, составляет просто 10 кг/см² (25 кг/см² минут ранее приложенное давление 15 кг/см²), и оно не вызывает деформации.

Таким образом стадии приложения предварительного давления, в соответствии с настоящим изобретением, осуществляемые постепенно, позволяют парам закрытых пор и т.п. разрушаться до пор во внутренней части без деформации самой древесины.

На каждой стадии приложения давления желательно, чтобы для первых нескольких стадий приложения давления величиной до примерно 15 кг/см² материал поддерживали при данном давлении в течение относительно продолжительного периода времени, 10 мин или больше, а затем интервал времени можно сократить.

Давление, разность давление для каждой стадии и время, в течение которого материал поддерживают при определенном давлении, естественно устанавливают на различных значениях в зависимости от типа и размеров материала из древесины. Например, различие в давлении становится большим, если для разрушения торуса 3 требуется большое давление, и материал поддерживают при определенном давлении в течение более продолжительного периода времени, когда необходимо время для выравнивания давления до внутренней части древесины.

За стадией приложения предварительного давления следует стадия инжекции обрабатывающей жидкости. Во время стадии инжекции обрабатывающей жидкости ее вводят в обрабатываемый материал посредством насоса 15 в качестве средства приложения давления к жидкости и дают ей возможность распределяться при определенном давлении по всему материалу. В этом случае газ из материала, оставшийся в трахеиде 21, вводится в впрыснутую обрабатывающую жидкость в условиях приложенного давления согласно закону Генри.

Материал можно обрабатывать под давлением, равным конечному приложенному давлению на стадии приложения предварительного давления, либо при различном давлении. Согласно настоящему способу стадия приложения предварительного давления позволяет обрабатывающий жидкости легко проникать во внутреннюю часть древесины, поскольку стенки паренхимных клеток сердцевинного луча и пары закрытых пор уже разрушены до тех, которые находятся во внутренней части древесины. Таким образом материал можно обрабатывать под давлением, которое ниже, чем давление в известном способе инжекции обрабатывающей жидкости.

После инжекции обрабатывающей жидкости при приложенном давлении необходимо снять давление с материала, к которому прилагали давление. В этом случае внезапное удаление давления вызывает быстрое расширение газа, введенного в обрабатывающую жидкость в соответствии с законом Генри, таким образом сам материал может разрушаться. По этой причине согласно настоящему варианту исполнения предусмотрен бак 18 для снятия давления, установленный в обрабатывающем устройстве, причем к баку заранее прилагают давление для исключения различия в давлении в резервуар 12 высокого давления. Из бака 18 давление постепенно снимается через клапан 19, предусмотренный для снятия давления, причем сначала газ, растворенный в обрабатывающей жидкости. Газ, растворенный в обрабатывающей жидкости, которая имеет низкую молекулярную массу, выходит первым из материала, таким образом обрабатывающая жидкость накапливается во внутренней части материала.

Состояние древесины, обрабатываемой с применением способа инжекции обрабатывающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением, и состояние древесины, обработанной известным способом ввода обрабатывающей жидкости, показаны на фиг. 6 для сравнения. При применении настоящего и известного способов вводили растворимый в воде краситель и затем каждый обработанный материал из древесины разрезали для сравнения (применяли японский кедр и ядровую древесину сосны, имеющей содержание воды 55% и размер 20x20x100 см). Как это видно на фиг.6, материал из древесины, обрабатываемый обычным способом, позволяет проходить только небольшому количеству обрабатывающей жидкости из отрезанной торцевой поверхности, а из других поверхностей обрабатывающая жидкость почти совсем не вводится. С другой стороны, обрабатывающая жидкость, в соответствии с настоящим способом, вводится в любом направлении: косослойное, прямослойное и т.п. То есть согласно настоящему способу стенки паренхимных клеток сердцевинного луча и пары закрытых пор в материале разрушают для инжекции обрабатывающей жидкости, таким образом, обрабатывающая жидкость постоянно вводится не только в поверхность материала, но также в его центральную часть, таким образом проблемы не создаются, когда в качестве обрабатываемого материала используют ядровую древесину. Настоящий способ включает в себя стадии приложения предварительного давления с использованием газа, последующей инжекции обрабатывающей жидкости, во время которой сначала разрушаются пары закрытых пор и т.п., но способ может включать в себя стадию, на которой обрабатывающую жидкость будут вводить непосредственно под давлением, приложенным во время осуществления стадий. В этом случае обрабатывающую жидкость вводят путем хранения обрабатывающего материала 11 в резервуаре 12 высокого давления и заполнения резервуара обрабатывающей жидкостью, после этого прилагают давление. Количество вводимой жидкости регулируют в зависимости от давления, которое измеряют манометром 17 для жидкости, установленным в баке 16 с жидкостью.

Соответствующие жидкости для инжекции включают в себя растительное масло и минеральное масло, эмулированные и сделанные водорастворимыми посредством катионных поверхностно-активных веществ, к которому подмешивают антисептики, инсектициды, вещества для уничтожения муравьев и ингибиторы образования плесени. Вводимые обрабатывающие жидкости, которые являются катионными, связываются ионно с анионной древесиной для исключения утечки из древесины, что делает их пригодными в качестве обрабатывающих жидкостей. В сравнении с водорастворимыми гликолями, применяемыми в качестве обрабатывающих жидкостей, эти обрабатывающие жидкости препятствуют утечке и имеют лучшую размерную стабильность и т.п. в течение продолжительного периода времени. Кроме того, эмульгирование их посредством неионных и анионных поверхностно-активных веществ и добавка в них антисептиков позволяет получить те же самые эффекты. Также поскольку согласно настоящему способу обрабатывающую жидкость можно вводить в центральную часть древесины, то можно подучить обработанный материал, имеющий более высокую огнестойкость, чем материалы, обрабатываемые обычным способом, если ввести в них антипирены.

Теперь будет описан другой вариант способа инжекции обрабатывающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением. Второй вариант исполнения касается способа инжекции обрабатывающей жидкости в лиственные деревья. На фиг.2 представлены графики, показывающие уменьшение и приложение давления во время обработки.

В отличие от упомянутых хвойных деревьев лиственные деревья обычно имеют сосуды, которые пропускают воду. Таким образом может показаться, что эти сосуды можно использовать для упрощения ввода обрабатывающей жидкости. Однако в действительности эти сосуды содержат большое количество примесей, например тиллы. Таким образом при приложении давления все это сразу заставляет примеси закупоривать сосуды, препятствуя инжекции обрабатывающий жидкости. По этой причине настоящий вариант способа предназначен для передачи одинакового давления к центральной части материала и ввода обрабатывающей жидкости в нее посредством приложения относительно низкого давления, которое не заставляет примеси закупоривать сосуды в течение продолжительного времени.

В соответствии с настоящим способом устанавливают время 60 минут для снижения давления, которое более продолжительное, чем время для хвойных деревьев, как показано на фиг. 2, ввиду того факта, что лиственные деревья содержат больше элементов в их сосудах, чем хвойные деревья, что делает необходимым уменьшить уровень забивания сосудов во время приложения давления посредством удаления по возможности больше газа из сосудов.

Даже на последующей стадии приложения давления прилагают относительно низкое давление, примерно 1,5 кг/см², таким образом закупорки сосудов не происходит. Время для приложения давления устанавливается на 30 минут, т.е. оно более продолжительное, чем для хвойных деревьев (фиг.2). Таким образом сосуды могут находиться при определенном давлении без риска закупорки сосудов. После приложения низкого давления в течение продолжительного времени затем последовательно прилагают давление величиной 7 кг/см² в течение 10 мин, 30 кг/см² на 30 мин и т.п.

В этом случае давление на лиственные деревья можно увеличить на меньшее количество приращений, чем для хвойных деревьев, поскольку они имеют большое количество элементов в сосудах. После инжекции обрабатывающей жидкости давление постепенно снимают посредством клапана 19 для снятия давления, как было описано.

Были получены те же результаты, что и для хвойных деревьев (применяли японский дуб и ярдовую древесину бука, имеющую содержание воды 60% и размер 20x20x100).

На фиг. 3 представлены графики, показывающие уменьшение приложение давления во время обработки материала согласно третьему варианту способа инжекции обрабатывающей жидкости в соответствии с настоящим изобретением. В данном способе установили продолжительное время для уменьшения давления и для приложения низкого давления. После снижения давления и приложения низкого давления его сразу увеличивают до высокого давления, второе позволяет вводить обрабатывающую жидкость в материал из камня.

Пористые неорганические материалы, например мрамор, содержат большое количество газа внутри из-за их строения. Таким образом согласно настоящему способу требуется достаточно времени для уменьшения давления, чтобы можно было удалить достаточное количество газа из материала. В этом случае требуется более продолжительное время для снижения давления, чем для лиственных деревьев, т.е. примерно 120 мин.

Материалы из камня также содержат большое количество мелких примесей или порошка тонкого помола внутри их. Следовательно, для исключения забивания этими примесями прилагают относительно низкое давление, примерно 5 кг/см², в течение более продолжительного периода времени, чем для древесины, например, примерно 60 минут. Это позволяет поддерживать определенное давление внутри материала, как в случае с лиственными деревьями. В настоящем способе после приложения низкого давления в течение более продолжительного периода времени, в отличие от древесины, сразу прилагают высокое давление величиной 30 кг/см², поскольку материал из камня не так легко деформируется при приложении давления. Затем при приложенном давлении вводят обрабатывающую жидкость.

Давление можно также прилагать с использованием насоса для жидкости и непосредственно прилагаемого обрабатывающей жидкостью давления дополнительно к применению компрессора для приложения предварительного давления газом, и затем можно вводить обрабатывающую жидкость под давлением. С другой стороны, после инжекции обрабатывающей жидкости под высоким давлении применяют клапан 19 для постепенного снятия давления, как было описано.

Таким образом, в соответствии с способами согласно настоящему изобретению обрабатывающую жидкость вводят в центральную часть материала. В кусок мрамора (итальянский) размером 2x40x80 см, который использовали в качестве материала из камня, ввели растворимый в воде краситель и разрезали. Было отмечено, что мрамор равномерно окрасился в его центральной части, таким образом подтвердив, что введенная обрабатывающая жидкость достигала центральной части материала.

Использование в настоящем способе, например, состава "Alone Water Shut" (торговая марка) фирмы Тоа Кагаку, основным компонентом которого является силановый мономер, позволяет дополнительно увеличить стойкость к кислотным дождям обработанного материала из камня. То есть силановый мономер в основном материале химически связывается с силанолом и образует слой, являющийся высокоэффективным в предотвращении поглощения воды, тем самым защищая материал из камня от повреждения, вызванного кислотными дождями и т.п.

Кроме того, поскольку пустоты в виде сетки для волос в камне, особенно в мраморе, не заделаны, то материал из камня можно обрабатывать с использованием преимущества его свойства без ухудшения дыхательного действия мрамора.

Формула изобретения

1. Способ инжекции обрабатывающих жидкостей, таких как смола, в древесный материал, такой как материал хвойных или широколиственных деревьев, и в пористый неорганический материал, такой как каменный материал, предусматривающий а) стадию снижения давления, на которой понижают давление газа в обрабатываемом материале до давления ниже атмосферного посредством уменьшения давления на материал, в) стадию приложения давления, на которой обрабатываемый материал подвергают давлению, которое выше атмосферного, и с) стадию инжекции обрабатывающей жидкости, на которой обрабатывающую жидкость инжектируют в обрабатываемый материал, отличающийся тем, что стадия приложения давления в) дополнительно предусматривает в1) стадию приложения начального давления, на которой обрабатываемый материал подвергают заданному давлению, которое не вызывает деформации, и поддерживают его при этом давлении в течение заданного периода времени, и в2) стадию приложения предварительного давления, на которой после того, как материал поддерживают при указанном давлении в течение заданного периода времени, давление на материал увеличивают, пока не будет достигнуто конечное прилагаемое давление, а на стадии инжекции обрабатывающей жидкости с) обрабатывающую жидкость инжектируют при заданном давлении инжекции обрабатывающей жидкости, при этом способ дополнительно предусматривает d) стадию снятия давления, на которой давление на материал сбрасывают от указанного конечного давления до атмосферного так, чтобы предотвратить при этом разрушение материала от резкого расширения газов, растворенных в обрабатывающей жидкости, инжектированной в материал.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатываемым материалом является древесина хвойных деревьев, а на стадии в2) приложения предварительного давления давление на материал увеличивают постадийно, пока не будет достигнуто конечное прилагаемое давление, так, что на каждой из этих стадий обрабатываемый материал подвергают конкретному давлению в течение заданного периода времени.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатываемым материалом является древесина широколиственных деревьев, при этом на стадии а) снижения давления пониженное давление поддерживают в течение более длительного периода времени, чем для хвойных материалов, на стадии в1) приложения начального давления указанное заданное давление поддерживают в течение более длительного периода времени, чем для хвойных материалов, а на стадии в2) приложения предварительного давления прилагаемое давление увеличивают постадийно, пока не будет достигнуто конечное прилагаемое давление, так, что на каждой из этих стадий обрабатываемый материал подвергают конкретному давлению в течение заданного периода времени.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатываемым материалом является каменный материал, при этом на стадии а) снижения давления пониженное давление поддерживают в течение более длительного периода, чем для древесного материала, на стадии в1) приложения начального давления указанное заданное давление поддерживают в течение более длительного периода времени, чем для древесных материалов, а на стадии в2) приложения предварительного давления прилагаемое давление увеличивают, пока не будет достигнуто конечное прилагаемое давление.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадиях а) - d) осуществляют разрушение клеточных стенок сердцевидного луча и закрытых пор в древесине.

6. Устройство для инжекции обрабатывающей жидкости в древесный материал, такой как материал хвойных или широколиственных деревьев, и пористый неорганический материал, такой как каменный материал, содержащее резервуар высокого давления для хранения и герметизации в нем обрабатываемого материала, связанный со средством снижения давления в резервуаре высокого давления, средством приложения давления к резервуару высокого давления и средством приложения давления жидкости для инжекции обрабатывающей жидкости под давлением в резервуар высокого давления, отличающееся тем, что оно снабжено соединенным с резервуаром высокого давления баком для снятия давления, имеющим давлением, предварительно выровненное газом в соответствии с давлением в резервуаре высокого давления, и клапаном для снятия давления, соединенным с баком для снятия давления и выполненным с возможностью открытия и закрытия для постепенного сброса давления в резервуаре высокого давления через бак для снятия давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9